بررسی تحلیلی کاربردهای اسپینترونیک در مدارهای مجتمع اسپینترونیکی و لیزرهای نیمه رسانای اسپین قطبیده

اسپینترونیک یکی از زمینه¬های نوظهور علم نانو است که هدفش مطالعه نقش اسپین الکترون در فیزیک ماده چگال می¬باشد. در این پایان نامه به بررسی دو شاخه جدید اسپینترونیک می¬پردازیم. در بخش مدارهای اسپینی، هدف محاسبه اندازه جریان اسپینی در دو مدار اسپینی π و t شکل با در نظرگرفتن دو نانوکانال غیرمغناطیسی متفاوت از جنس طلا و مس می¬باشد. بر اساس نتایج بدست آمده در این پایان¬ نامه جریان اسپینی شاخه سری با کاهش طول و افزایش سطح مقطع نانوکانال افزایش می¬یابد. جریان اسپینی اتلافی شاخه واگرد اسپینی نیز با کاهش طول و سطح مقطع نانوکانال کاهش می¬یابد. انتخاب فلز مس به عنوان نانوکانال غیرمغناطیسی به دلیل یکسان بودن ثابت شبکه-اش با پرمالوی، طول پخش اسپینی بیشتر و نیز اتلاف جریان اسپینی کمتر برتری دارد. در بخش لیزرهای اسپینی با حل دینامیکی معادلات نرخ حاکم بر لیزر نیمه¬رسانای چاه کوانتومی اسپین قطبیده نشان می¬دهیم با افزایش اندازه قطبش جریان الکترونی تزریق شده و کاهش نسبت واهلش اسپینی بهنجار شده، چگالی جریان آستانه کاهش می¬یابد. ماکزیمم چنین کاهشی 0.31 است. با افزایش اندازه قطبش جریان الکترونی تزریق شده پهنای بازه فیلترینگ اسپینی بهنجار شده افزایش می¬یابد. ماکزیمم این بازه 1.36 است. بهره اپتیکی الکترون¬های اسپین بالا نیز با کاهش همزمان چگالی الکترون¬های اسپین بالا و فاکتور اشباع بهره افزایش می¬یابد. ماکزیمم این بهره 17.36 است. برای لیزر نیمه¬رسانای نقطه کوانتومی اسپین قطبیده پس از حل دینامیکی معادلات نرخ حاکم آن دریافتیم که پهنای بازه فیلترینگ اسپینی بهنجار شده با افزایش اندازه قطبش جریان الکترونی تزریق شده و کاهش زمان گیراندازی الکترونها، افزایش می¬یابد. ماکزیمم این بازه 0.90 است. افزایش پهنای بازه فیلترینگ اسپینی بهنجار شده، چگالی جریان آستانه را کاهش می¬دهد. ماکزیمم چنین کاهشی 0.353 است. بهره اپتیکی الکترون¬های اسپین بالا چنین لیزری با افزایش احتمال اشغال ترازها توسط الکترون اسپین بالا و ترازهای اشغال شده توسط فوتون با هلیسیته منفی، افزایش می¬یابد. ماکزیمم این بهره 17.70 است.